[发明专利]卫星移动通信的时分双工通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星移动通信，尤其涉及一种用于卫星移动通信的时分双工通信方法，属于卫星通信技术领域。

背景技术

时分双工模式(TDD：Time Division Duplexing)是第三代(3G)地面移动通信系统的主流工作模式之一，是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收与传送信道(或上下行链路)。TDD模式的移动通信系统中接收和传送在同一频率信道的不同时隙进行，用保证时间来分离接收与传送信道。由于TDD模式的移动通信系统中上下行信道采用同样的频率，因而具有上下行信道的互惠性，这给TDD模式的移动通信系统带来许多优势。

我国具有自主知识产权的TD-SCDMA标准就是基于TDD模式的技术。其3.84Mcps和1.28Mcps两种选项的物理帧结构如图1和图2所示[参见：3GPP TS 25.221 V4.8.0(2005-06)“3rd Generation Partnership Project；Technical Specification Group Radio Access Network；Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels(TDD)(Release 4)”]。

近期ITU将公布第四代(4G)地面移动通信标准的最终评选结果，我国具有自主知识产权的TD-LTE-Advanced技术方案已成为国际电信联盟4G通信技术的候选方案之一，有望成为今后的4G国际技术标准。同样地，TD-LTE-Advanced方案也基于TDD模式。

在地面移动通信系统中采用TDD双工模式，相比较频分双工模式(FDD：Frequency Division Duplexing)而言具有以下的一些优势：(1)收发同频，可以节省一半的频带；(2)有利于开展上下行非对称业务；(3)终端无需使用双工器并可以共用中/射频模块，因而可以简化终端设计；(4)收发同频有利于直接利用上下行信道估计的结果，有利于上行同步、智能天线等技术的采用。

在卫星通信尤其是卫星移动通信系统中，由于存在较大的星地传输时延(例如，静止轨道GEO卫星轨道高度约为36000公里，最大单跳往返时延约有270ms)，采用TDD模式较为困难，因此相应的系统及技术研究并不多。

铱系统(Iridium)是采用低轨道(LEO)卫星星座的卫星移动通信系统[参见：Stephen R.Pratt，et al.，“AN OPERATIONAL AND PERFORMANCE OVERVIEW OF THE IRIDIUM LOW EARTH ORBIT SATELLITE SYSTEM，”IEEE Communications Surveys，Q21999]，轨道高度为780公里。铱系统基于时分多址(TDMA)的多用户方式和TDD双工方式，其帧结构如图3所示。由于LEO卫星的传输时延不算特别大，因此采用TDD-TDMA模式的帧结构设计并不复杂，相应的上、下行时隙间的保护间隔只需要0.4毫秒即可满足要求。

[Thomas Peter Emmons，et al.，US Patent 6,411,609 B1，“System and method for providing dual satellite communications coverage，”Jun.25，2002]公开了一种基于TDD模式的卫星通信系统(即Iridium系统)帧内收、发时隙的排列结构，及其一系列变型方式。

[Wolfgang Kogler，et al.，“Timing Synchronization in MF-TDMA Systems for Geostationary Satellites，”IEEE Communications Magazine，Dec.2007]分析了静止轨道卫星(GEO)系统中多频时分多址(MF-TDMA)方式下，因大的传输时延引起的各终端所产生的时隙对齐问题，提出了高层和低层两种定时同步调整方案。